(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体薄膜中に、ｐ型の不純物領域と、ｉ型の不純物領域と、ｎ型の不純物領域とをこの順に接して設けてなる光センサーにおいて、
前記ｉ型の不純物領域が積層される位置に順テーパ形状の傾斜側壁を備えた凹部が設けられた基板と、
前記基板上に、前記基板の凹部の表面形状に沿って設けられた反射材料層と、
前記反射材料層および前記基板を覆う絶縁膜と、
前記反射材料層上からその両脇に掛けてを覆う状態で前記絶縁膜上に設けられた前記半導体薄膜と、
前記半導体薄膜を覆う状態で設けられた光透過性の層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜上に設けられると共に、前記層間絶縁膜に形成された接続孔を介して前記ｐ型の不純物領域とｎ型の不純物領域とにそれぞれ接続された各取り出し電極とを備え、
前記反射材料層は、前記取り出し電極を介して前記ｐ型の不純物領域またはｎ型の不純物領域の一方に接続され、
前記凹部の底部上に前記ｉ型の不純物領域が配置されている
光センサー。
【請求項２】
請求項１記載の光センサーにおいて、
前記ｉ型の不純物領域では、可視光もしくは不可視光を検知する、光センサー。
【請求項３】
基板上に画素部と共に光センサーが設けられた表示装置において、
前記光センサーは、
半導体薄膜中に、ｐ型の不純物領域と、ｉ型の不純物領域と、ｎ型の不純物領域とをこの順に接して設けてなるもので、
前記ｉ型の不純物領域が積層される位置に順テーパ形状の傾斜側壁を備えた凹部が設けられた基板と、
前記基板上に、前記基板の凹部の表面形状に沿って設けられた反射材料層と、
前記反射材料層および前記基板を覆う絶縁膜と、
前記反射材料層上からその両脇に掛けてを覆う状態で前記絶縁膜上に設けられた前記半導体薄膜と
前記半導体薄膜を覆う状態で設けられた光透過性の層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜上に設けられると共に、前記層間絶縁膜に形成された接続孔を介して前記ｐ型の不純物領域とｎ型の不純物領域とにそれぞれ接続された各取り出し電極とを備え、
前記反射材料層は、前記取り出し電極を介して前記ｐ型の不純物領域またはｎ型の不純物領域の一方に接続され、
前記凹部の底部上に前記ｉ型の不純物領域が配置されている
表示装置。
【請求項４】
請求項３記載の表示装置において、
前記画素部には、画素駆動用の薄膜トランジスタが設けられ、
前記光センサーを構成する半導体薄膜は、前記薄膜トランジスタの活性層を構成する半導体薄膜と同一層で構成され、
前記反射材料層は、前記薄膜トランジスタのゲート電極と同一層で構成されている、表示装置。
【請求項５】
請求項３記載の表示装置において、
前記基板における前記光センサーの形成面側に対向基板が配置され、
前記基板と対向基板との間に液晶層が挟持されている、表示装置。
【請求項６】
請求項５記載の表示装置において、
前記基板の外側にバックライトが設けられている、表示装置。
【請求項７】
請求項６記載の表示装置において、
前記バックライトは、可視光もしくは不可視光を放出する、表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光センサーおよび表示装置に関し、特にはＰＩＮ型ダイオードからなる光センサーと、この光センサーを備えた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話や携帯情報端末（ＰＤＡ）などの表示部に用いられる液晶表示装置には、位置情報入力手段として光センサーを設けたものがある。
【０００３】
図１４には、このような表示装置に光センサーとして設けられているＰＩＮ型ダイオードの構成を示す。この図に示すようにＰＩＮ型ダイオードは、基板２０１を覆う絶縁層２０２上に、ポリシリコン膜からなる半導体層２０３を設けている。この半導体層２０３には、ｐ型の不純物領域（ｐ領域）２０３ｐ、低濃度のｐ型の不純物領域（ｉ領域）２０３ｉ、ｎ型の不純物領域（ｎ領域）２０３ｎがこの順に作り込まれている。そして、この半導体層２０３を覆う絶縁膜２０４に、ｐ領域２０３ｐおよびｎ領域２０３ｎに達する接続孔２０４ａがそれぞれ設けられ、これらの接続孔２０４ａを介してｐ領域２０３ｐおよびｎ領域２０３ｎに引き出し電極２０５が接続されている。このような構成の光センサーにおいては、ｉ領域２０３ｉが受光部となり、この受光部における光電変換で発生した正孔電子対がｐ領域２０３ｐおよびｎ領域２０３ｎから取り出される。
【０００４】
ところで、このような光センサーの形成は、液晶の駆動を制御するための薄膜トランジスタと同一工程で行われ、レーザ光照射によってアモルファスシリコン膜を多結晶化してポリシリコン膜とする低温ポリシリコン技術が用いられている。しかしながら、この低温ポリシリコン技術では、８０ｎｍ以上の膜厚のポリシリコン膜を得ることが難しく、透明基板２０１上面から入射した光のうち、シリコンの光吸収スペクトルで決まる一部分の光のみが吸収され、特に赤色から赤外までの長波長領域の光は殆ど吸収されずに透過する。このため、このようなポリシリコン膜を用いた光センサーでは、大きな光信号を得ることが困難である。
【０００５】
そこで、半導体層２０３中におけるｉ領域２０３ｉとｎ領域２０３ｎとの接合面（ＰＮ接合面）を、半導体層２０３の表面に対して傾斜させた構成とが提案されている。これにより、ＰＮ接合の面積が拡大して光がより吸収し易くなるとしている（例えば、下記特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１１９４９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、特許文献１の構造であっても、長波長領域の光吸収効率の大幅な向上は期待できない。さらにこのような構造は、光センサー自体の作り込みが難しい上、ＰＮ接合面の傾斜角度が１０°〜４５°の範囲でばらつくため、素子特性のばらつきも大きくなる。
【０００８】
しかも、バックライトを備えた液晶表示装置に、上述した構成の光センサーを設けた場合、半導体層２０３の受光部（ｉ領域２０３ｉ）では、バックライトからのノイズ光も顕著に吸収してしまう。このため、信号成分Ｓとノイズ成分Ｎの比であるＳＮ比が低下する。従って、表示装置の上面側からの光を検知する用途としては、感度を得ることができない。
【０００９】
そこで本発明は、均一な素子特性でありながらも基板の上方からの光の受光感度の向上を図ることが可能な光センサー、およびこの光センサーを用いた表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このような目的を達成するための光センサーは、半導体薄膜中に、ｐ型の不純物領域と、ｉ型の不純物領域と、ｎ型の不純物領域とをこの順に接して設けてなるものであり、ｉ型の不純物領域が積層される位置に順テーパ形状の傾斜側壁を備えた凹部が設けられた基板と、基板上に、基板の凹部の表面形状に沿って設けられた反射材料層と、反射材料層および基板を覆う絶縁膜と、反射材料層上からその両脇に掛けてを覆う状態で絶縁膜上に設けられた半導体薄膜と、半導体薄膜を覆う状態で設けられた光透過性の層間絶縁膜と、層間絶縁膜上に設けられると共に、層間絶縁膜に形成された接続孔を介してｐ型の不純物領域とｎ型の不純物領域とにそれぞれ接続された各取り出し電極とを備え、反射材料層は、取り出し電極を介してｐ型の不純物領域またはｎ型の不純物領域の一方に接続され、凹部の底部上にｉ型の不純物領域が配置されている。
【００１１】
また本発明は、このような光センサーを設けた表示装置でもある。この表示装置は、画素駆動用の薄膜トランジスタと共に光センサーが設けられた第１基板と、当該第１基板に対向配置された第２基板と、当該第１基板と第２基板との間に狭持された液晶層と、前記第１基板の外側に設けられたバックライトとを有しており、バックライトからの光を第２基板側に接近して配置された物体に反射させて光センサーで検出する機能を備えている。そして上記構成の光センサーは、第１基板上に設けられている。
【００１２】
このような構成によれば、基板（第１基板）の上方から半導体薄膜に入射した光のうち、半導体薄膜で吸収されずに透過した光が、反射材料層で反射して再び半導体薄膜に入射される。このため、半導体薄膜においての、基板（第１基板）の上方から入射する光の吸収量の増加が図られる。また、反射材料層での遮光により、基板（第１基板）の下方から直接入射した光が半導体薄膜のｉ型の不純物領域に入射することが防止される。しかも、半導体薄膜内を往復で通過する光の光路長が長くなるため、長波長領域の光も吸収されるようになり赤外光などの長波長領域の受光感度も向上する。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように本発明によれば、光センサーが設けられた基板（第１基板）の上方から入射した光の吸収量の増加が図られる一方、基板（第１基板）の下方から入射する光が導体薄膜のｉ型の不純物領域に入射することを防止できるため、基板（第１基板）の上方から入射する光に対する受光感度の向上を図ることが可能である。また、長波長領域の受光感度の向上を図ることも可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下本発明の実施の形態を説明する。先ず、各実施の形態を説明するのに先立ち本発明が適用される表示装置の全体構成、回路構成、および表示パネルの構成を説明する。
【００１５】
＜表示装置の全体構成＞
図１は、本発明に係る表示装置１の全体構成を表すブロック図である。この表示装置１は、Ｉ／Ｏ表示パネル３と、バックライト５と、表示ドライブ回路７と、受光ドライブ回路９と、画像処理部１１と、アプリケーションプログラム実行部１３とを備えている。
【００１６】
Ｉ／Ｏ表示パネル３は、中央の表示領域３ａに複数の画素が全面に渡ってマトリクス状に配置された液晶パネル（ＬＣＤ（Liquid Crystal Display））からなり、線順次動作をしながら表示データに基づく所定の図形や文字などの画像を表示する機能（表示機能）を有する。また、後述するように、表示領域３ａには、Ｉ／Ｏ表示パネル３の表示面に接触または近接する物体を検知するセンサー機能（撮像機能）が設けられている。
【００１７】
バックライト５は、Ｉ／Ｏ表示パネル３の光源であり、例えば複数の発光ダイオードを面内に配列してなる。発光ダイオードとしては、可視光と共に紫外光や赤外光などの不可視光を発生するもの、または可視光を発生するものと不可視光を発生するものとを組み合わせて用いる。これにより、バックライト５は、可視光と不可視光とを発生する構成となっている。
【００１８】
表示ドライブ回路７は、Ｉ／Ｏ表示パネル３において表示データに基づく画像が表示されるように（表示動作を行うように）、このＩ／Ｏ表示パネル３においての線順次動作の駆動を行う回路である。
【００１９】
受光ドライブ回路９は、Ｉ／Ｏ表示パネル３において、例えば物体を撮像するための受光データが得られるように、このＩ／Ｏ表示パネル３においての線順次動作の駆動を行う回路である。なお、各画素での受光データは、例えばフレーム単位でフレームメモリ９Ａに蓄積され、撮像画像として画像処理部１１へ出力されるようになっている。
【００２０】
画像処理部１１は、受光ドライブ回路９から出力される撮像画像に基づいて所定の画像処理（演算処理）を行い、Ｉ／Ｏ表示パネル３に接触または近接する物体に関する情報（位置座標データ、物体の形状や大きさに関するデータなど）を検出し、取得するものである。なお、この検知する処理の詳細については後述する。
【００２１】
アプリケーションプログラム実行部１３は、画像処理部１１による検知結果に基づいて所定のアプリケーションソフトに応じた処理を実行するものであり、例えば検知した物体の位置座標を表示データに含むようにし、Ｉ／Ｏ表示パネル３上に表示させるものなどが挙げられる。なお、このアプリケーションプログラム実行部１３で生成される表示データは表示ドライブ回路７へ供給されるようになっている。
【００２２】
＜表示領域の回路構成＞
図２は、Ｉ／Ｏ表示パネル３の表示領域３ａにおける回路構成を示す図である。
【００２３】
この図２に示すように、表示領域３ａには、複数の画素部３１と、複数のセンサー部３２とが配列形成されている。
【００２４】
画素部３１は、表示領域３ａ内において、水平方向に配線された複数の走査線３１ａと垂直方向に配線された複数の信号線３１ｂとの各交差部に配置される。各画素部３１には、例えばスイッチング素子としての薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor：ＴＦＴ）Ｔｒが設けられている。
【００２５】
薄膜トランジスタＴｒは、ゲートが走査線３１ａに接続され、ソース／ドレインの一方が信号線３１ｂに接続され、ソース／ドレインの他方が画素電極３１ｃに接続されている。また、各画素部３１には、全ての画素部３１に共通電位Ｖcomを与える共通電極３１ｄが設けられており、これらの各画素電極３１ｃと共通電極３１ｄとの間に液晶層が挟持される。
【００２６】
そして、走査線３１ａを介して供給される駆動信号に基づいて薄膜トランジスタＴｒがオン・オフ動作し、オン状態のときに信号線３１ｂから供給される表示信号に基づいて画素電極３１ｃに画素電圧が印加され、画素電極３１ｃと共通電極３１ｄとの間の電界によって液晶層が駆動される構成となっている。
【００２７】
一方、センサー部３２は、表示領域３ａ内における所定部に配置され、各画素部３１に対応して設けられていても良い。このセンサー部３２には、次に詳細に説明するように薄膜トランジスタＴｒと同一層を用いて構成されたＰＩＮ型ダイオードが光センサーＳとして設けられている。
【００２８】
各光センサーＳには、電源電圧Ｖｄｄが供給されるようになっている。また、この光センサーＳには、リセットスイッチ３２ａとコンデンサ３２ｂが接続され、リセットスイッチ３２ａによってリセットされながら、コンデンサ３２ｂにおいて受光量に対応した電荷が蓄積されるようになっている。そして蓄積された電荷は読み出しスイッチ３２ｃがオンとなるタイミングで、バッファアンプ３２ｄを介して信号出力用電極３２ｅに供給され、外部へ出力される。また、リセットスイッチ３２ａのオン・オフ動作はリセット電極３２ｆにより供給される信号により制御され、読み出しスイッチ３２ｃのオン・オフ動作は、読出し制御電極３２ｇにより供給される信号により制御される。
【００２９】
＜表示装置のパネル構成＞
図３は、主に画素部３１に配置される薄膜トランジスタＴｒの構成と、センサー部３２に配置される光センサーＳの構成を説明するためのＩ／Ｏ表示パネル３の表示領域３ａの概略断面図である。尚、図２で説明したと同様の構成要素には同一の符号を付している。
【００３０】
この図に示すように、画素部３１には、画素駆動用のスイッチング素子としてボトムゲート型の薄膜トランジスタＴｒが設けられ、一方、センサー部３２には、ＰＩＮ型ダイオードからなる光センサーＳが設けられている。
【００３１】
このうち、薄膜トランジスタＴｒは、光透過性材料からなる第１基板２１上に走査線（３１ａ）から延設されたゲート電極２２ｇを備え、これを覆う状態でゲート絶縁膜２３が設けられている。ゲート絶縁膜２３上には、ゲート電極２２ｇ上からその両脇に掛けてを覆う状態で、膜厚数十ｎｍ程度の多結晶シリコンからなる半導体薄膜２４がパターン形成されている。この半導体薄膜２４には、ゲート電極２２ｇの両脇に不純物を導入したソース／ドレイン２４ｓｄが設けられている。また、半導体薄膜２４において、ゲート電極２２ｇと重なる部分は、チャネル部が形成される活性層２４ｃｈとして用いられる。そして、ソース／ドレイン２４ｓｄと活性層２４ｃｈとの間には、低濃度で不純物が導入されたＬＤＤが設けられている。
【００３２】
一方、光センサーＳは、第１基板２１上に反射材料層２２ｓを備えていることが、本発明の特徴の１つである。尚、この反射材料層２２ｓの詳細については、以降の各実施形態において詳細に説明する。この反射材料層２２ｓは、ゲート絶縁膜２３で覆われている。ゲート絶縁膜２３上には、反射材料層２２ｓ上からその両脇に掛けてを覆う状態で、半導体薄膜２４がパターン形成されている。この半導体薄膜２４には、反射材料層２２ｓの一方側にｐ型不純物を拡散させたｐ領域２４ｐが設けられ、反射材料層２２ｓの他方側にｎ型不純物を拡散させたｎ領域２４ｎが設けられている。また、反射材料層２２ｓと重なる位置の半導体薄膜２４部分は、ｐ領域２４ｐよりも低濃度でｐ型不純物が拡散されたi領域２４iが設けられ、このｉ領域２４ｉを受光部としたＰＩＮ型ダイオードを構成している。
【００３３】
尚、ｉ領域２４ｉは、ｎ領域２４ｎよりも低濃度でｎ型不純物が拡散された領域であっても良い。
【００３４】
このような構成の薄膜トランジスタＴｒおよび光センサーＳは、同一工程で形成されており、ゲート電極２２ｇおよび反射材料層２２ｓは同一層からなり、半導体薄膜２４は同一工程で形成された同一層からなる。
【００３５】
ゲート電極２２ｇおよび反射材料層２２ｓは、光反射特性が良好な金属材料で構成されることが好ましく、例えば銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、Ａｕ（金）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、ロジウム（Ｒｈ）を基として構成されていることとする。また、Ｉ／Ｏ表示パネル３の製造工程中に６５０℃以上の熱処理がある場合は、高融点金属材料で構成されることが好ましく、例えばモリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）を基として構成されていることとする。
【００３６】
また、半導体薄膜２４は、非晶質シリコン、微結晶シリコン、または多結晶シリコン、さらにはこれらの混相からなる膜であることとし、多結晶シリコンであることが好ましい。特に、第１基板２１と平行方向に結晶粒径が大きくなる製法で結晶化された多結晶シリコンで構成されていることが好ましい。これにより、比較的に低い印加電圧でｉ領域２４ｉを完全に空乏化して光吸収効率を向上させることが可能である。
【００３７】
尚、第１基板２１上には、ｐＭＯＳおよびｎＭＯＳ構成の薄膜トランジスタＴｒが形成され、これらのソース／ドレイン２４ｓｄを形成するための不純物導入において、光センサーＳのｐ領域２４ｐおよびｎ領域２４ｎが形成されることとする。
【００３８】
以上のような薄膜トランジスタＴｒおよび光センサーＳを覆う状態で層間絶縁膜２５が設けられている。この層間絶縁膜２５上には、薄膜トランジスタＴｒのソース／ドレイン２４ｓｄや光センサーＳのｐ領域２４ｐ，ｎ領域２４ｎに接続された各取り出し電極２６が設けられている。薄膜トランジスタＴｒに接続された一方の取り出し電極２６は信号線（３１ｂ）に接続されている。また、光センサーＳに接続された一方の取り出し電極２６は電源電圧Ｖｄｄに接続され、他方の取り出し電極２６はリセットスイッチ（３２ａ）とコンデンサ（３２ｂ）とに接続される。
【００３９】
そして、これらの取り出し電極２６を覆う状態で、平坦化絶縁膜２７が設けられ、この平坦化絶縁膜２７上に画素電極３１ｃが設けられている。この画素電極３１ｃは、透明導電性材料からなり、平坦化絶縁膜２７に設けられた接続孔を介して薄膜トランジスタＴｒの取り出し電極２６に接続されている。
【００４０】
また、この画素電極３１ｃを覆う状態で、配向膜（図示省略）が設けられ、第１基板２１の上部が構成されている。
【００４１】
一方、以上のような第１基板２１における画素電極３１ｃの形成面側には、第２基板４１が対向配置されている。この第２基板４１は、光透過性材料からなり画素電極３１ｃに向かう面上には、必要に応じて各色カラーフィルタが画素毎にパターン形成されたカラーフィルタ層４２が設けられている。そして、このカラーフィルタ層４２を覆う状態で、透明導電性材料からなる共通電極３１ｄ、および配向膜（図示省略）が設けられている。そして、二つの基板２１，４１の配向膜間に、スペーサ（図示省略）と共に液晶層ＬＣが挟持されている。
【００４２】
また、基板２１，４１の外側には、ここでの図示を省略した偏向板を配置してＩ／Ｏ表示パネル３が構成されている。
【００４３】
次に、以上のような基本構成を備えた表示装置１の光センサーＳについて、各実施形態においてはそれぞれ特徴的な構成部分を説明する。
【００４４】
＜第１実施形態＞
図４（１）は、第１実施形態の表示装置における特徴部である光センサーＳ１（Ｓ）を説明するための要部概略断面図である。また図４（２）は、この光センサーＳ１の平面図であり、この平面図におけるＡ−Ａ’断面が図４（１）に相当する。
【００４５】
これらの図に示す光センサーＳ１における反射材料層２２ｓは、半導体薄膜２４のｉ領域２４ｉに対して積層されており、ｉ領域２４ｉを完全に覆う状態で反射材料層２２ｓが設けられていることが好ましい。また、低濃度のｐ型拡散層からなるｉ領域２４ｉとｎ領域２４ｎとの界面であるＰＮ接合面が、反射材料層２２ｓで完全に覆われる程度に十分な幅で反射材料層２２ｓが構成されていることがさらに好ましい。さらに、低濃度のｐ型拡散層からなるｉ領域２４ｉとｐ領域２４ｐとの接合面も、反射材料層２２ｓで完全に覆われる程度に十分な幅で反射材料層２２ｓが構成されていることが好ましい。これにより、第１基板２１下方のバックライトから入射した光が、半導体薄膜２４のｉ型領域２４ｉ、ｉ領域２４ｉ近傍で空乏層が伸びているｎ領域２４ｎ、ｉ領域２４ｉ近傍でポテンシャル勾配が比較的に急峻なｐ領域２４ｐに入射して、ノイズ成分の光電流になることを防止できる。
【００４６】
この反射材料層２２ｓは、光センサーＳ１を駆動するためのものではなく、独自の電圧が印加される構成となっている必要はない。ここでは、特に、高融点金属からなる導電性の反射材料層２２ｓが、光センサーＳ１のｎ領域２４ｎと接続されていることとする。
【００４７】
このような反射材料層２２ｓとｎ領域２４ｎとの接続は、取り出し電極２６を介してなされていることが好ましい。これにより、層間絶縁膜２５に対してｐ領域２４ｐおよびｎ領域２４ｎに達する接続孔２５ａを形成する工程と同一工程で、層間絶縁膜２５およびその下層のゲート絶縁膜２３に対して、反射材料層２２ｓに達する接続孔２３ａ（平面図のみに図示）を形成することができ、工程増加を防止できる。
【００４８】
このような構成の光センサーＳ１およびこの光センサーＳ１が設けられた表示装置１では、第１基板２１の上方、すなわち第２基板４１側からであり表示面側から半導体薄膜２４に入射した光のうち、半導体薄膜２４のｉ領域２４ｉで吸収されずに透過した光が、反射材料層２２ｓで反射して再び半導体薄膜２４のｉ領域２４ｉに入射される。このため、ｉ領域２４ｉにおいての第１基板２１の上方から入射する光の吸収量の増加を図ることができる。また、反射材料層２２ｓでの遮光により、第１基板２１側のバックライトから直接入射した光が、半導体薄膜２４のｉ型領域２４ｉに入射することを防止できる。
【００４９】
しかも、半導体薄膜２４のｉ領域２４ｉ内を往復で通過することによってｉ領域２４ｉ内においての光路長が長くなるため、長波長領域の光も吸収されるようになり長波長領域の受光感度も向上する。
【００５０】
この結果、表示面側から入射する光の半導体薄膜２４に対する吸収率を増加させることができ、光センサーＳ１においての表示面側から入射する光の受光感度の向上を図ることが可能である。また、長波長領域の受光感度の向上が図られるため、不可視光である赤外光の検知も可能になる。
【００５１】
しかも、反射材料層２２ｓをｎ領域２４ｎと接続させたことで、反射材料層２２ｓがｎ領域２４ｎと同電位に保たれる。このため、反射材料層２２ｓとｎ領域２４ｎとの間にゲート絶縁膜２３を狭持した部分Ｗにおいて寄生容量が発生することを防止できる。したがって、ｉ領域２４ｉからｎ領域２４ｎに取り出される信号電荷が、この寄生容量に影響されることを防止できる。特に、ｉ領域２４ｉとｎ領域２４ｎとの界面であるＰＮ接合面を反射材料層２２ｓで完全に覆った構成である場合、ｎ領域２４ｎと反射材料層２２ｓとが積層された部分Ｗが大きくなる。このため、この部分Ｗの寄生容量を防止することによる、信号電荷の取り出し効率の向上効果は大きい。
【００５２】
また、独自の電圧が印加される構成となっていない反射電極層２２ｓは、これをパターン形成した段階では形成工程において受けた静電ダメージが帯電した状態となっているが、この静電ダメージがｎ領域２４ｎの取り出し電極２６から放電される。したがって、この反射電極層２２ｓと重ねて配置されるｉ領域２４ｉに安定的に空乏層を形成することができる。
【００５３】
以上により、ｉ領域２４ｉにおいての光電変換を効率的に行い、かつ光電変換によって得られた電荷を効率良く取り出すことが可能になり、これによる受光感度の向上を図ることが可能になる。また、ＰＮ接合面を基板面に対して斜めに作り込む必要がないため、素子間のバラツキも防止できる。
【００５４】
尚、以上説明した第１実施形態においては、ｉ領域２４ｉがｐ領域２４ｐよりも低濃度でｐ型不純物が拡散されたｐ-領域であるとしたが、ｉ領域２４ｉは、ｎ領域２４ｎよりも低濃度でｎ型不純物が拡散されたｎ-領域であっても良い。
【００５５】
また、第１実施形態においては、ｎ領域２４ｎに反射材料層２２ｓを接続させる構成とした。しかしながら、反射材料層２２ｓをｎ領域２４ｎに接続させていない場合であっても、第１基板２１の上方から半導体薄膜２４に入射した光を反射材料層２２ｓで反射させて再び半導体薄膜２４のｉ領域２４ｉに入射させることによる効果、および反射材料層２２ｓでの遮光により、第１基板２１側のバックライトから直接入射した光が、半導体薄膜２４のｉ型領域２４ｉに入射することを防止できる効果を得ることは可能である。
【００５６】
＜第２実施形態＞
図５（１）は、第２実施形態の表示装置における特徴部である光センサーＳ２（Ｓ）を説明するための要部概略断面図である。また図５（２）は、この光センサーＳ２の平面図であり、この平面図におけるＡ−Ａ’断面が図５（１）に相当する。
【００５７】
これらの図に示す光センサーＳ２が、第１実施形態の光センサーＳ１と異なるところは、反射材料層２２ｓが光センサーＳ２のｐ領域２４ｐと接続されているところにあり、他の構成は同様であることとする。
【００５８】
このような構成の光センサーＳ２およびこの光センサーＳ２が設けられた表示装置１であっても、反射材料層２２ｓを設けたことによって、光センサーＳ２においての表示面側から入射する光の受光感度の向上を図ることが可能である。また、長波長領域の受光感度の向上が図られるため、不可視光である赤外光の検知も可能になる。
【００５９】
そして、反射材料層２２ｓをｐ領域２４ｐと接続させたことで、反射材料層２２ｓがｐ領域２４ｐと同電位に保たれる。このため、反射材料層２２ｓとｐ領域２４ｐとの間にゲート絶縁膜２３を狭持した部分Ｗ’において寄生容量が発生することを防止できる。したがって、ｉ領域２４ｉからｎ領域２４ｎに取り出される信号電荷が、この寄生容量に影響されることを防止できる。また、反射電極層２２ｓが形成工程において受けた静電ダメージを取り出し電極２６から放電することによって、ｉ領域２４ｉに安定的に空乏層を形成することができることも同様である。
【００６０】
以上によって、ｉ領域２４ｉにおいての光電変換を効率的に行い、かつ光電変換によって得られた電荷を効率良く取り出すことが可能になり、これによる受光感度の向上を図ることが可能になる。また、長波長領域の受光感度の向上が図られるため、不可視光である赤外光の検知も可能になる。
【００６１】
＜第３実施形態＞
図６（１）は、第３実施形態の表示装置における特徴部である光センサーＳ３（Ｓ）を説明するための要部概略断面図である。また図６（２）は、この光センサーＳ３の平面図であり、この平面図におけるＡ−Ａ’断面が図６（１）に相当する。
【００６２】
これらの図に示す光センサーＳ３が、第１実施形態の光センサーＳ１と異なるところは、第１基板２１に凹部２１ａが設けられていること、および反射材料層２２ｓが凹部２１ａの表面形状に沿って設けられているところにあり、他の構成は同様であることとする。
【００６３】
すなわち、凹部２１ａは、半導体薄膜２４におけるｉ領域２４ｉが積層される位置に設けられている。この凹部２１ａは、開口方向に向かって開口幅が広くなり、順テーパ形状の傾斜側壁Ａを備えている。そして、反射材料層３３ｓは、この凹部２１ａの傾斜側壁Ａおよび底部を含む内壁に沿って、この内壁を十分に覆う状態で設けられている。また、反射材料層２２ｓの表面で構成される凹部内に、半導体薄膜２４におけるｉ領域２４ｉが配置される。特には凹部の底部上にｉ領域２４ｉが配置されることが好ましい。
【００６４】
このような構成の光センサーＳ３およびこの光センサーＳ３が設けられた表示装置１であっても、反射材料層２２ｓを設けたことによって、光センサーＳ３においての表示面側から入射する光の受光感度の向上を図ることが可能である。また、反射材料層２２ｓをｐ領域２４ｐと接続させたことによる効果も同様に得ることが可能である。
【００６５】
また以上のような効果に加えて、第１基板２１の上方、すなわち第２基板４１側からであり表示面側から半導体薄膜２４に入射して半導体薄膜２４で吸収されずに透過した光のうち、凹部２１ａの傾斜側壁Ａを覆う反射材料層２２ｓ部分で反射した光は、凹部２１ａの中心側に向かって反射して集光される。このため、凹部２１ａの底部にｉ領域２４ｉを配置することにより、このｉ領域２４ｉに反射材料層２２ｓで反射した光を集光させることができる。これにより、ｉ領域２４ｉにおいての第１基板２１の上方から入射する光の吸収量の増加を図ることができる。
【００６６】
しかも、凹部２１ａの傾斜側壁Ａを覆う反射材料層２２ｓ部分で反射した光は、半導体薄膜２４（ｉ領域２４ｉ）に対して横方向もしくは斜め方向から入射するため、半導体薄膜２４（ｉ領域２４ｉ）においての光路長が長くなる。したがって、半導体薄膜２４の膜厚が数十ｎｍの薄さであって、長波長領域の光が吸収され難い構成であっても、半導体薄膜２４（ｉ領域２４ｉ）においての光路長が長くなることによって長波長領域の光も吸収されるようになり、これによっても光の吸収量の増加による感度向上を図ることが可能である。
【００６７】
この結果、表示面側から入射する光の、ｉ領域２４ｉに対する吸収率を増加させることができ、光センサーＳ３においての表示面側から入射する光の受光感度を、さらに向上させることが可能である。また、上述した第１実施形態および第２実施形態と比較して、さらに長波長領域の受光感度の向上が図られるため、不可視光である赤外光の検知も可能になる。
【００６８】
＜第４実施形態＞
図７は、第４実施形態の表示装置における特徴部である光センサーＳ４（Ｓ）を説明するための平面図である。尚、この図７のＡ−Ａ’断面は、図６（１）と同様である。
【００６９】
これらの図に示す光センサーＳ４が、第３実施形態の光センサーＳ１と異なるところは、第１基板２１に複数の凹部２１ａが設けられているところにあり、他の構成は同様であることとする。
【００７０】
この場合、複数の凹部２１ａの全てが、半導体薄膜２４におけるｉ領域２４ｉが積層される位置に設けられていることする。各凹部２１ａの形状は、第３実施形態と同様であり、開口方向に向かって開口幅が広くなり、順テーパ形状の傾斜側壁Ａを備えていることとする。そして、反射材料層２２ｓは、これらの凹部２１ａの傾斜側壁Ａおよび底部を含む内壁に沿って、この内壁を十分に覆う状態で設けられている。また、反射材料層２２ｓの表面で構成される複数の凹部内に、半導体薄膜２４におけるｉ領域２４ｉが配置される。特には各凹部の底部上にｉ領域２４ｉが配置されることが好ましいことも、第３実施形態と同様である。
【００７１】
尚、ｉ領域２４ｉに対する凹部２１ａの配置は、図示したように一方向に配列させても良いし、ランダムであっても良い。
【００７２】
このような第４実施形態の構成の光センサーＳ４およびこの光センサーＳ４が設けられた表示装置１では、第３実施形態と同様の効果を得ることが可能である。また、第３実施形態と比較して、全体的な傾斜側壁Ａの面積が広くなるため、この傾斜側壁Ａを覆う反射材料層２２ｓ部分においての反射による集光効果をより高めることが可能である。
【００７３】
尚、以上説明した第３実施形態および第４実施形態は、第２実施形態と組み合わせても良い。この場合、第１基板２１に凹部２１ａを設けた構成で、反射材料層２２ａをｐ領域２４ｐと接続させた構成とすれば良い。
【００７４】
＜第３、第４実施形態の光センサーの製造方法＞
図８は、上記第３実施形態および第４実施形態の光センサーＳ３，Ｓ４の製造工程図であり、以下にこの図に従って光センサーＳ３，Ｓ４の作製手順を説明する。
【００７５】
先ず、図８（１）に示すように、第１基板２１の光センサー部に、例えばドライエッチングにより選択的に集光のための凹部２１ａを形成する。ここでは、凹部２１ａの側壁が順テーパ形状の傾斜側壁Ａとなるような条件でドライエッチングを行う。
【００７６】
次に、図８（２）に示すように、凹部２１ａが形成された第１基板２１上に、スパッタにより金属膜を成膜し、次いでここでの図示を省略したレジストパターンをマスクに用いたドライエッチングによって金属膜をパターニングする。これにより、凹部２１ａの傾斜側壁Ａおよび底部を十分に覆う形状の反射材料層２２ｓをパターン形成する。尚、この工程は、薄膜トランジスタにおけるゲート電極２２ｇの形成と同一工程で行う。
【００７７】
次いで、反射材料層２２ｓを覆う状態で窒化シリコン膜（ＳｉＮｘ）と酸化シリコン膜（ＳｉＯ2）との２層から成る絶縁膜２３を成膜する。この絶縁膜２３は、薄膜トランジスタにおけるゲート絶縁膜２３として用いられる。
【００７８】
このゲート絶縁膜２３上に非晶質シリコンからなる半導体薄膜２４を成膜し、さらに例えばＥＬＡ（Ｅｘｃｉｍｅｒ  Ｌａｓｅｒ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）処理により半導体薄膜２４を結晶化して多結晶シリコンとする。
【００７９】
その後、図８（３）に示すように、例えばイオン注入により、ｐ型不純物を拡散してなるｐ領域２４ｐ、低濃度でｐ型不純物を拡散してなるｉ領域２４ｉ、およびｎ型不純物を拡散してなるｎ型領域２４ｎを形成するための不純物導入を、それぞれ行う。また、イオン注入後には、例えば約６００℃でＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）処理を行うことにより、導入した不純物を活性化させる。尚、この工程は、薄膜トランジスタにおけるソース・ドレインの形成と同一工程で行う。
【００８０】
尚、凹部２１ａおよび反射材料層２２ｓに対する、ｐ領域２４ｐ、ｉ領域２４ｉ、およびｎ領域２４ｎの形成位置は、第３，４実施形態で説明したと同様であることとする。
【００８１】
また、半導体薄膜２４をパターニングすることにより、センサー部および画素部の素子分離を行う。
【００８２】
次に、図８（４）に示すように、窒化シリコン膜と酸化シリコン膜との２層から成る層間絶縁膜２５を第１基板２１上の全面に成膜する。その後、層間絶縁膜２５に、ｐ領域２４ｐに達する接続孔２５ａおよびｎ領域２４ｎに達する接続孔２５ａをそれぞれ形成する。またこの工程では、ここでの図示は省略したが、層間絶縁膜２５とゲート絶縁膜２３とに、反射材料層２２ｓに達する接続孔（２３ａ）も形成する。尚、この工程は、薄膜トランジスタにおいてソース・ドレインに達する接続孔の形成と同一工程で行う。
【００８３】
その後は、図８（５）に示すように、スパッタにより金属膜を成膜し、次いでここでの図示を省略したレジストパターンをマスクに用いたドライエッチングによって金属膜をパターニングする。これにより、接続孔２５ａを介してｐ領域２４ｐに接続された取り出し電極２６と、ｎ領域２４ｎに接続された取り出し電極２６とをそれぞれ形成する。尚、ｎ領域２４ｎに接続された取り出し電極２６は、ここでの図示を省略した接続孔（２３ａ）を介して反射材料層２２ｓに接続させるようにパターン形成する。尚、この工程は、薄膜トランジスタにおける取り出し電極の形成と同一工程で行う。
【００８４】
以上により、第３、第４実施形態の光センサーＳ３,Ｓ４を得る。
【００８５】
以上説明したように、第３、第４実施形態の光センサーＳ３,Ｓ４は、薄膜トランジスタの製造工程に対して、基板２１に凹部２１ａを形成する工程を追加するのみで形成することができる。
【００８６】
また、第１、第２実施形態の光センサーＳ１，Ｓ２であれば、第１基板２１に凹部が存在しないため、薄膜トランジスタの製造工程と同一工程で形成することが可能である。
【００８７】
尚、以上説明した実施形態においては、ＰＩＮ型ダイオードからなる光センサーに本発明を適用した構成を説明した。しかしながら、本発明は、ＭＯＳ型の光センサーであっても同様である。例えば、ボトムゲート型のＭＯＳ型薄膜トランジスタを光センサーとして用いた場合、ゲート電極を反射材料層として形成すれば良い。また、トップゲート型のＭＯＳ型薄膜トランジスタを光センサーとして用いた場合には、半導体薄膜からなる活性領域（受光部）を挟んでゲート電極と対向する位置に反射材料層を設ければ良い。この場合、ゲート電極は透明導電性材料であることが好ましい。
【００８８】
これにより、第１基板２１の上方から半導体薄膜２４に入射した光を反射材料層で反射させて再び半導体薄膜２４の活性領域（受光部）に入射させることによる効果、および反射材料層での遮光により、第１基板２１側のバックライトから直接入射した光が、半導体薄膜２４の活性領域（受光部）に入射することを防止できる効果を得ることは可能である。
【００８９】
また、以上のような反射材料層を設けたＭＯＳ型の光センサーは、第３、第４実施形態と組み合わせることにより、同様の効果を得ることも可能である。
【００９０】
＜適用例＞
以上説明した本発明に係る表示装置は、図９〜図１３に示す様々な電子機器、例えば、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置、ビデオカメラなど、電子機器に入力された映像信号、若しくは、電子機器内で生成した映像信号を、画像若しくは映像として表示するあらゆる分野の電子機器の表示装置に適用することが可能である。以下に、本発明が適用される電子機器の一例について説明する。
【００９１】
図９は、本発明が適用されるテレビを示す斜視図である。本適用例に係るテレビは、フロントパネル１０２やフィルターガラス１０３等から構成される映像表示画面部１０１を含み、その映像表示画面部１０１として本発明に係る表示装置を用いることにより作成される。 
【００９２】
図１０は、本発明が適用されるデジタルカメラを示す図であり、（Ａ）は表側から見た斜視図、（Ｂ）は裏側から見た斜視図である。本適用例に係るデジタルカメラは、フラッシュ用の発光部１１１、表示部１１２、メニュースイッチ１１３、シャッターボタン１１４等を含み、その表示部１１２として本発明に係る表示装置を用いることにより作製される。
【００９３】
図１１は、本発明が適用されるノート型パーソナルコンピュータを示す斜視図である。本適用例に係るノート型パーソナルコンピュータは、本体１２１に、文字等を入力するとき操作されるキーボード１２２、画像を表示する表示部１２３等を含み、その表示部１２３として本発明に係る表示装置を用いることにより作製される。 
【００９４】
図１２は、本発明が適用されるビデオカメラを示す斜視図である。本適用例に係るビデオカメラは、本体部１３１、前方を向いた側面に被写体撮影用のレンズ１３２、撮影時のスタート／ストップスイッチ１３３、表示部１３４等を含み、その表示部１３４として本発明に係る表示装置を用いることにより作製される。
【００９５】
図１３は、本発明が適用される携帯端末装置、例えば携帯電話機を示す図であり、（Ａ）は開いた状態での正面図、（Ｂ）はその側面図、（Ｃ）は閉じた状態での正面図、（Ｄ）は左側面図、（Ｅ）は右側面図、（Ｆ）は上面図、（Ｇ）は下面図である。本適用例に係る携帯電話機は、上側筐体１４１、下側筐体１４２、連結部（ここではヒンジ部）１４３、ディスプレイ１４４、サブディスプレイ１４５、ピクチャーライト１４６、カメラ１４７等を含み、そのディスプレイ１４４やサブディスプレイ１４５として本発明に係る表示装置を用いることにより作製される。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明に係る表示装置の全体構成を表す図である。
【図２】Ｉ／Ｏ表示パネルの表示領域における回路構成を示す図である。
【図３】表示パネルの構成を示す表示領域の概略断面図である。
【図４】第１実施形態の光センサーの構成を説明する図である。
【図５】第２実施形態の光センサーの構成を説明する図である。
【図６】第３実施形態の光センサーの構成を説明する図である。
【図７】第４実施形態の光センサーの構成を説明する図である。
【図８】第３、第４実施形態の光センサーの作製を示す断面工程図である。
【図９】本発明が適用されるテレビを示す斜視図である。
【図１０】本発明が適用されるデジタルカメラを示す図であり、（Ａ）は表側から見た斜視図、（Ｂ）は裏側から見た斜視図である。
【図１１】本発明が適用されるノート型パーソナルコンピュータを示す斜視図である。
【図１２】本発明が適用されるビデオカメラを示す斜視図である。
【図１３】本発明が適用される携帯端末装置、例えば携帯電話機を示す図であり、（Ａ）は開いた状態での正面図、（Ｂ）はその側面図、（Ｃ）は閉じた状態での正面図、（Ｄ）は左側面図、（Ｅ）は右側面図、（Ｆ）は上面図、（Ｇ）は下面図である。
【図１４】従来のＰＩＮ型ダイオードからなる光センサーの断面図である。
【符号の説明】
【００９７】
１…表示装置、５…バックライト、２１…第１基板、２１ａ…凹部、２２ｇ…ゲート電極、２２ｓ…反射層、２３…ゲート絶縁膜、２４…半導体薄膜、２４ｃｈ…活性層、２４ｐ…ｐ領域（ｐ型の不純物領域）、２４ｉ…ｉ領域（ｉ型の不純物領域）、２４ｎ…ｎ領域（ｎ型の不純物領域）、２５…層間絶縁膜、２５ａ…接続孔、２６…取り出し電極、４１…第２基板、Ｓ，Ｓ１,Ｓ２,Ｓ３,Ｓ４…光センサー、ＬＣ…液晶層、Ｔｒ…薄膜トランジスタ、Ａ…傾斜側壁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0005183173.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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